Система и способ выработки синтез-газа

1 Настоящее изобретение имеет отношение к созданию установки для производства синтезгаза, а более конкретно касается создания объединенного с турбиной автотермического конвертера (реформинг-установки) для системы производства синтез-газа. Синтетический газ или "синтез-газ" представляют собой смесь газов, подготовленных для использования в качестве сырья для химических реакций; например, оксид углерода и водород для производства углеводородов, или органических химикатов, или водород и азот для производства аммиака. Синтез-газ может быть получен при использовании процесса Фишера-Тропша, который далее описан более подробно и который использован как пример оценки производительности. Синтетическое производство углеводородов за счет каталитической реакции оксида углерода и водорода хорошо известно и обычно именуется реакцией Фишера-Тропша. Для осуществления этой реакции используются различные катализаторы, применяются давления в диапазоне от низких до средних (от близкого к атмосферному до 600 psig (фунт-сил на кв. дюйм) (4136, 86 кПа) и температуры в диапазоне ориентировочно от 300 до 600F (от 148,9 до 315,6 С), причем могут быть получены как насыщенные, так и ненасыщенные углеводороды. Реакция синтеза является чрезвычайно экзотермической и температурно чувствительной, поэтому для поддержания селективности желательного углеводородного продукта требуется контроль температуры. Реакция ФишераТропша может быть охарактеризована следующим общим уравнением реакции 2 Н 2+СО КатализаторСН 2-+Н 2 О. Используют два основных способа получения синтез-газа, который применяется в реакции Фишера-Тропша в качестве исходного сырья. Это конверсия с водяным паром, когда один или несколько легких углеводородов, таких как метан, вступают в реакцию с паром над катализатором с образованием оксида углерода и водорода, и частичное окисление, когда один или несколько легких углеводородов сжигают суб-стехиометрически для получения синтезгаза. Основная реакция конверсии с водяным паром метана может быть представлена следующим выражением СН 4+Н 2 О КатализаторСО+3 Н 2. Реакция конверсии с водяным паром является эндотермической, причем в качестве катализатора часто используют катализатор, содержащий никель. Отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе, полученном за счет конверсии с водяным паром метана, ориентировочно составляет 3:1. Частичное окисление представляет собой не каталитическое суб-стехиометрическое сжи 001466 2 гание легких углеводородов, таких как метан,для получения синтез-газа. Основная реакция может быть представлена следующим выражением СН 4+1/2 О 2 СО+2 Н 2. Реакцию частичного окисления обычно осуществляют с использованием кислорода высокой степени чистоты. Однако кислород высокой степени чистоты является достаточно дорогим. Отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе, полученном за счет частичного окисления метана, ориентировочно составляет 2:1. В некоторых ситуациях указанные подходы можно комбинировать. Известна комбинация частичного окисления и конверсии с водяным паром, именуемая автотермической конверсией, когда воздух, который используется как источник кислорода в реакции частичного окисления, используется раньше также и для получения синтез-газа. Например, в патентах США 2552308 и 2686195 раскрыты процессы синтеза углеводорода с низким давлением, в которых автотермическая конверсия с воздухом использована для получения синтез-газа для реакции Фишера-Тропша. Автотермическая конверсия является комбинацией частичного окисления и конверсии с водяным паром, когда экзотермическая теплота частичного окисления дает необходимую теплоту для эндотермической реакции конверсии с водяным паром. Процесс автотермической конверсии может быть осуществлен в относительно дешевом реакторе из углеродистой стали с огнеупорной футеровкой,так как обычно существует требование низкой стоимости. Процесс автотермической конверсии позволяет получить более низкое отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе, чем собственно в одной реакции конверсии с водяным паром. Например, как уже упоминалось,реакция конверсии с водяным паром метана дает отношение около 3:1, в то время как частичное окисление метана дает отношение около 2:1. Оптимальное отношение реакции синтеза углеводорода, проводимой в диапазоне от низких до средних давлений над кобальтовым катализатором, составляет 2:1. Когда исходной реакционной смесью для процесса автотермической конверсии является смесь легких углеводородов, таких как поток природного газа, требуется некоторая форма дополнительного контроля для поддержания отношения водорода к оксиду углерода в синтез-газе при оптимальном соотношении около 2:1. При получении продукта из блока синтеза часто получают также и остаточный газ. Для некоторых процессов уже предложено использовать этот газ для создания энергии. Для систем, в которых используется остаточный газ,требуются многочисленные дополнительные 3 компоненты, при этом необходимо проведение дополнительных операций. При производстве синтез-газа для процесса Фишера-Тропша или любого другого процесса желательно производить его возможно более эффективным образом. Способность осуществления процесса с низкими капитальными затратами может играть решающую роль в системах крупносерийного производства. В связи с изложенным существует необходимость разработки системы выработки синтезгаза, в которой устранены недостатки, связанные с известными ранее системами. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, система выработки синтез-газа включает в себя газовую турбину, причем автотермический конвертер (ATR) расположен между секцией сжатия и секцией расширения газовой турбины,при этом ATR вырабатывает синтез-газ и служит камерой сгорания для газовой турбины. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, система для конверсии легких углеводородов в более тяжелые углеводороды включает в себя: блок выработки синтез-газа, который содержит компрессор, автотермический конвертер, флюидально связанный с компрессором для выработки синтез-газа и для проведения в нем реакции, по меньшей мере, части газа, и турбинную секцию расширения, флюидально связанную с автотермическим конвертером для получения энергии при помощи газа, поступающего от автотермического конвертера; и блок синтеза, флюидально связанный с турбинной секцией расширения для получения от нее синтез-газа и выработки в нем более тяжелых углеводородов. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ изготовления системы выработки синтез-газа,включающей в себя операции: предусмотрение компрессора, обеспечение флюидальной связи автотермического конвертера с компрессором для выработки в указанном конвертере синтезгаза и для сжигания в нем, по меньшей мере,части этого газа, и обеспечение флюидальной связи турбинной секции расширения с автотермическим конвертером для получения энергии при помощи газа, поступающего от автотермического конвертера. Техническое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в системе можно вырабатывать больше синтез-газа за счет пропускания всего или главным образом всего сжатого воздуха от газовой турбины через автотермический конвертер. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковыми позициями обозначены аналогичные элементы. 4 На фиг. 1 схематично показан технологический процесс, для которого особенно подходит настоящее изобретение; на фиг. 2 - технологический процесс с отдельными реактором синтез-газа и турбиной; на фиг. 3 - технологический процесс с объединенным с турбиной реактором синтез-газа; на фиг. 4 - второй вариант технологического процесса с объединенным с турбиной реактором синтез-газа; на фиг. 5 - третий вариант технологического процесса с объединенным с турбиной реактором синтез-газа. А. Раскрытие изобретения. Настоящее изобретение предусматривает производство синтез-газа, который может быть использован в технологическом процессе синтеза для получения метанола, DME (диметил эфира), бензина или многих других продуктов. Как указано выше, настоящее изобретение особенно хорошо подходит для производства синтез-газа для реактора Фишера-Тропша, реактора метанола и реактора аммиака, а также и других реакторов, для работы которых требуется синтезгаз. Настоящее изобретение для примера представлено именно в контексте процесса ФишераТропша, хотя следует иметь в виду, что его область применения гораздо шире. Сначала со ссылкой на фиг. 1 и 2 описан технологический процесс, в котором может быть использовано настоящее изобретение, предусматривающее использование турбины, а затем со ссылкой на фиг. 3 -5 описаны два специфических варианта его выполнения. В. Конверсия более тяжелых углеводородов из газообразных более легких углеводородов. Настоящее изобретение может быть использовано для конверсии более легких углеводородов в более тяжелые углеводороды. Обратимся к рассмотрению фиг. 1, на которой показана система для осуществления конверсии более тяжелых углеводородов из газообразных более легких углеводородов. Непрерывный поток газообразных легких углеводородов, например, такой как поток природного газа, поступает в теплообменник 10 по трубопроводу 12. При протекании через теплообменник 10 поток легких углеводородов нагревается за счет обмена теплотой с поступающим потоком выработанного синтез-газа, который, как это будет описано далее, поступает из реактора 28. Обычно поступающий поток легких углеводородов имеет давление в диапазоне от близкого к атмосферному до 600 psig (4136,86 кПа) и нагрет в теплообменнике 10 до температуры в диапазоне ориентировочно от 500 до 1000F (от 260 до 540 С). Из теплообменника 10 предварительно нагретый поток по трубопроводу 14 поступает в генератор синтез-газа, обозначенный в общем виде позицией 16. 5 В воздушный компрессор 18 через впускной трубопровод 20 подается воздух, а с выхода компрессора 18 поток воздуха по трубопроводу 21 поступает в теплообменник 22. Поток воздуха в теплообменнике 22 предварительно нагревается до температуры в диапазоне ориентировочно от 500 до 1000F (от 260 до 540 С) за счет обмена теплотой с потоком синтез-газа, поступающим из теплообменника 10. Из теплообменника 22 предварительно нагретый воздух по трубопроводу 24 поступает в генератор синтезгаза 16. Несмотря на то, что генератор синтез-газа 16 может иметь различную конструкцию, он главным образом включает в себя горелку 26,соединенную с одним из концов реактора 28. Слой катализатора 30 конверсии с водяным паром, который в качестве катализатора обычно содержит никель, размещен в реакторе 28, на конце, противоположном горелке 26. В этом варианте реактор 28 представляет собой реактор из углеродистой стали с огнеупорной футеровкой. Пар или воду, которая мгновенно превращается в пар, вводят в реактор 28 при помощи подключенного к нему трубопровода 32, причем в случае необходимости диоксид углерода может быть введен в реактор 28 при помощи подключенного к нему трубопровода 34. При работе генератора синтез-газа 16 предварительно нагретый поток газообразных легких углеводородов, который поступает по трубопроводу 14, полностью перемешивается в горелке 26 с предварительно нагретым потоком воздуха, который поступает по трубопроводу 24, и воспламеняется, за счет чего в реакторе 28 имеет место реакция горения. Реакция горения протекает при температурах в диапазоне ориентировочно от 1500 до 2500F (от 815 до 1370 С) в суб-стехиометрических условиях, в результате чего легкие углеводороды частично окисляются. При этом получают газовый поток, который содержит азот, не вступившие в реакцию легкие углеводороды, водород и оксид углерода. Не вступившие в реакцию легкие углеводороды в потоке горючего газа вступают в реакцию с водяным паром, который вводят в реактор 28 в присутствии катализатора конверсии, в результате чего из них получают дополнительные объемы водорода и оксида углерода. Одновременно в реактор 28 может быть подан диоксид углерода для ввода в реакцию с не вступившими в реакцию легкими углеводородами,чтобы получить дополнительные объемы водорода и оксида углерода. Результирующий поток синтез-газа, выработанного в генераторе 16,содержит водород, оксид углерода, диоксид углерода, азот и не вступившие в реакцию легкие углеводороды. Синтез-газ выходит из реактора 28 по трубопроводу 36. Реакции горения и конверсии преимущественно протекают как 6 сосуществующие реакции при достижении равновесия в генераторе 16. Для того чтобы осуществлять контроль отношения водорода к оксиду углерода в потоке синтез-газа, выработанном в генераторе синтезгаза 16, при поддержании этого отношения возможно ближе к 2:1, регулируют расходы воды,вводимой в реактор 28 при помощи трубопровода 32, и диоксида углерода, вводимого в реактор 28 при помощи трубопровода 34. Это означает, что осуществляют текущий контроль отношения водорода к оксиду углерода в полученном потоке синтез-газа или в составе исходного потока легких углеводородов, или в том и другом, и используют эту величину как базовую для изменения расходов водяного пара и диоксида углерода, подаваемых в реактор 28, в результате чего в получаемом синтез-газе поддерживают постоянное отношение водорода к оксиду углерода на уровне около 2:1. Выработанный в генераторе 16 поток продукта синтез-газа направляют по трубопроводу 36 через теплообменник 10, а затем через теплообменник 22, после чего подают на вход первого реактора синтеза углеводорода 38. На выходе из генератора 16 синтез-газ имеет температуру в диапазоне ориентировочно от 1000 до 2000F(от 540 до 1090 С). При протекании потока синтез-газа по трубопроводу 36 через теплообменник 10 он отдает теплоту исходному потоку легких углеводородов. Поток легких углеводородов в трубопроводе 14 предварительно нагревается до температур в диапазоне ориентировочно от 500 до 1000F (от 260 до 540 С). Аналогичным образом при протекании потока синтез-газа по трубопроводу 36 через теплообменник 22 он отдает теплоту потоку воздуха, который втекает в генератор 16 по трубопроводу 24,в результате чего воздух также нагревается до температур в диапазоне ориентировочно от 500 до 1000F (от 260 до 540 С). Дополнительное охлаждение потока синтез-газа обеспечено охладителем или теплообменником 23, размещенном на трубопроводе 36, за счет которого температура синтез-газа, поступающего в реактор 38, снижается и лежит в диапазоне ориентировочно от 350 до 550F (от 175 до 290 С). В случае синтеза углеводорода реактор 38 может иметь различную конструкцию, однако, в показанном варианте осуществления он представляет собой трубчатый реактор, который содержит неподвижный (фиксированный) слой 37 катализатора синтеза углеводорода. Катализатор слоя 37 может содержать кобальт на подложке из диоксида кремния, из оксида алюминия или из материала диоксид кремния/оксид алюминия, в количестве в диапазоне ориентировочно от 5 до 50 ч. по весу кобальта на 100 ч. по весу материала подложки. Катализатор также может содержать в качестве промотора ориентировочно от 0,05 до 1 ч. по весу рутения на 100 ч. по весу материала подложки. 7 Поток синтез-газа втекает в реактор 38 и протекает через него. Синтез-газ поступает в реактор 38 по трубопроводу 36 и выходит из реактора 38 по трубопроводу 40. Как уже упоминалось ранее, температура в реакторе 38 лежит в диапазоне ориентировочно от 350 до 550F (от 175 до 290 С ), поэтому при входе в контакт с катализатором водород и оксид углерода в потоке синтез-газа вступают в реакцию с образованием более тяжелых углеводородов и воды. Полученный в реакторе 38 поток продукта выходит из реактора по подключенному к нему трубопроводу 40 и поступает в конденсатор 42. При протекании через конденсатор 42 содержащиеся в потоке более тяжелые углеводороды и вода конденсируются. Из конденсатора 42 по трубопроводу 44 поток, который содержит сконденсированные компоненты, поступает в сепаратор 46, в котором сконденсированные более тяжелые углеводороды и вода разделяются и выводятся отдельно. При этом сконденсированная вода выводится из сепаратора 46 по подключенному к нему трубопроводу 48, а сконденсированные более тяжелые углеводороды выводится из сепаратора 46 по подключенному к нему трубопроводу 50. Остаточный газовый поток из сепаратора 46 содержит азот и не вступившие в реакцию водород, оксид углерода, легкие углеводороды и диоксид углерода. Из сепаратора 46 по подключенному к нему трубопроводу 52 поток остаточных газов поступает во второй реактор синтеза углеводорода 54, который содержит фиксированный слой 56 катализатора синтеза углеводорода, такого как описанный ранее. Давление и температура в газовом потоке, протекающем через реактор 54, поддерживаются ориентировочно на тех же уровнях, что и давление и температура внутри реактора 38, при помощи нагревателя или теплообменника 58, размещенного на трубопроводе 52 между сепаратором 46 и реактором 54. При протекании через реактор 54 образуются дополнительные более тяжелые углеводороды из водорода и оксида углерода в потоке остаточного газа. Результирующий поток продукта выводится из реактора 54 по подключенному к нему трубопроводу 60 и поступает в конденсатор 62, где содержащиеся в потоке более тяжелые углеводороды и вода конденсируются. Из конденсатора 62 по трубопроводу 64 поток, который содержит сконденсированные компоненты, поступает в холодильник 66 блока охлаждения, в котором дополнительные (более тяжелые) углеводороды и вода конденсируются. Результирующий поток выводится из холодильника 66 и поступает в сепаратор 70 по подключенному к нему трубопроводу 68. Из сепаратора 70 вода, более тяжелые углеводороды и остаточный газ выходят по трем соответствующим трубопроводам. 8 Вода из сепаратора 70 выводится по подключенному к нему трубопроводу 72. Трубопровод 72, в свою очередь, подключен при помощи обычных клапанов и элементов управления (не показаны) к трубопроводу 48, к трубопроводу дренажа 31 и к ранее упомянутому трубопроводу 32, за счет чего отделенная в сепараторах 46 и 70 вся сконденсированная вода или ее часть избирательно подается в генератор синтез-газа 16. Отделенные в сепараторе 70 сконденсированные более тяжелые углеводороды выводятся из него по трубопроводу 74, который подключен к трубопроводу 50, идущему от сепаратора 46. По трубопроводу 50 более тяжелые углеводороды из обоих сепараторов 46 и 70 подаются в обычный блок фракционирования 76. Углеводородный поток продукта, содержащий отделенные компоненты, выводится из блока фракционирования 76 по трубопроводу 78 и поступает на хранение или для другого вида использования. Нежелательные фракции легких и тяжелых углеводородов, полученные в блоке фракционирования 76, выводятся из него по соответствующим трубопроводам 80 и 82. Трубопроводы 80 и 82 подключены к трубопроводу 84, по которому нежелательные углеводороды поступают во впускной трубопровод 12, где они перемешиваются с исходным потоком газообразных легких углеводородов и рециркулируют. Остаточный газовый поток, полученный в сепараторе 70, может содержать азот и не вступившие в реакцию водород, оксид углерода,легкие углеводороды и диоксид углерода. Из сепаратора 70 по подключенному к нему трубопроводу 86 этот остаточный газовый поток поступает в каталитическую камеру сгорания 88. Каталитическая камера сгорания 88 может иметь горелку 90, в которую поступает остаточный газовый поток. Поток воздуха подводится к горелке 90 при помощи трубопровода 92, соединенного с выходом воздуходувки 94. Подводимые к горелке 90 остаточный газовый поток из сепаратора 70 и воздух полностью в ней перемешиваются, воспламеняются и поступают в реактор 96, соединенный с горелкой 90. Реактор 96 содержит фиксированный слой 98 катализатора, содержащего подходящий благородный металл, например платину или палладий, для ускорения и катализа окисления окисляемых компонентов в остаточном газовом потоке. В результате такого окисления в камере сгорания получают поток продуктов окисления,который включает в себя диоксид углерода, водяной пар и азот; этот поток выводится из камеры сгорания 88 при помощи подключенного к ней трубопровода 100. Трубопровод 100 в случае необходимости позволяет направлять поток продукта в обычный блок удаления диоксида углерода 102. После удаления из потока диоксида углерода и воды при помощи блока удале 9 ния диоксида углерода 102 получают относительно чистый поток азота, который из блока 102 при помощи трубопровода 104 подается на хранение, на продажу или для дополнительной обработки. Удаленный при помощи блока 102 диоксид углерода подается по трубопроводу 106 в компрессор 108. Выход компрессора 108 подключен при помощи обычных клапанов и элементов управления (не показаны) к отводному каналу 35 и к ранее упомянутому трубопроводу 34, за счет чего весь диоксид углерода или его часть избирательно вводится в генератор синтез-газа 16. Как упоминалось ранее, регулируют расходы воды, вводимой в генератор синтез-газа 16 при помощи трубопровода 32, и диоксида углерода, вводимого в него при помощи трубопровода 34, таким образом, чтобы отношение водорода к оксиду углерода в полученном потоке синтез-газа было возможно ближе к 2:1. Это, в свою очередь, повышает КПД реакций синтеза углеводорода, протекающих в реакторах 38 и 54. Кроме того, за счет подводимого по трубопроводу 24 воздуха, который используется в генераторе синтез-газа 16 как источник кислорода для протекающей в нем реакции частичного окисления, в потоке синтез-газа получают азот. Такой азот действует как растворитель в реакторах синтеза углеводорода 38 и 54, устраняет горячие точки в катализаторе и дополнительно повышает КПД реакций синтеза углеводорода. Этот азот совместно с азотом, который дополнительно произведен в каталитической камере сгорания 88, после удаления диоксида углерода образует относительно чистый азотный поток продукта. Кроме того, рециркуляция всего опционного диоксида углерода (или его части), поступающего по трубопроводу 106,обеспечивает дополнительный углерод для получения более тяжелых углеводородов и повышает общий КПД процесса. В показанной на фиг. 1 системе можно использовать газовую турбину, как это описано далее со ссылкой на фиг. 2. В качестве примера перестройки системы, показанной на фиг. 1,укажем, что можно удалить каталитическую камеру сгорания 88, горелку 90, воздуходувку 94 и воздушный компрессор 18, заменив их газовой турбиной. Газовая турбина может содержать камеру сгорания для сжигания газа, а компрессорная секция (секция сжатия) турбины может обеспечивать подачу сжатого воздуха для горения, как это раньше делала воздуходувка 94, и выработку сжатого воздуха, как это раньше делал компрессор 18. Далее приведены другие примеры перестройки системы. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 2,на которой показан пример построения системы 200 для конверсии более легких углеводородов в более тяжелые углеводороды. Система 200 включает в себя комбинацию блока синтеза газа 10 202, блока синтеза 204 и газовой турбины 206. В системе 200 газовая турбина 206 используется как минимум для обеспечения мощности для протекания процесса, однако, она может быть преимущественно применена для выработки, по меньшей мере, некоторой дополнительной мощности. Газовая турбина 206 содержит компрессорную секцию 208 и секцию турбинного расширения 210. Мощность, вырабатываемая секцией турбинного расширения 210, приводит в действие компрессорную секцию 208 при помощи элемента связи 212, которым может быть вал, причем любой избыток мощности свыше требуемой для компрессорной секции 208 может быть использован для генерации электричества или для привода другого оборудования, что условно показано выходом 214. Компрессорная секция 208 имеет впуск или трубопровод 216,по которому в показанном на фиг. 2 варианте компрессор 208 получает воздух. Компрессорная секция 208 также имеет выпуск или трубопровод 218 для выхода сжатого воздуха. Секция расширения турбины 210 имеет впуск или трубопровод 220 и выпуск или трубопровод 222. С выхода 218 компрессорной секции 208 сжатый воздух по трубопроводу 260 поступает в блок синтеза газа 202. Блок синтеза газа 202 может иметь различную конфигурацию, однако, в показанном на фиг. 2 конкретном варианте он содержит реактор синтез-газа 224, который может быть реактором автотермической конверсии (автотермической реформинг-установкой). Поток газообразных легких углеводородов, такой, например, как поток природного газа, поступает на впуск или в трубопровод 225 реактора синтезгаза 224. В некоторых случаях желательно использовать природный газ, содержащий повышенные уровни таких компонентов, как, например, N2, CО 2, Не и др., что приводит к снижению уровня BTU (британская тепловая единица) газа в трубопроводе 225. Блок синтеза газа 202 может также содержать один или несколько теплообменников, причем в показанном на фиг. 2 случае теплообменник 226 является охладителем, предназначенным для снижения температуры синтез-газа с выхода 228 реактора синтезгаза 224. Выход теплообменника 226 подключен к впуску 230 сепаратора 232. Сепаратор 232 служит для отделения влаги, которая выводится из него по линии 234. В некоторых случаях желательно использовать воду из трубопровода 234 для получения водяного пара в секции расширения турбины 210. Синтез-газ из сепаратора 232 поступает на выход 236 и отсюда по трубопроводу подается в блок синтеза 204. Блок синтеза 204 может быть использован для синтезирования (синтеза) ряда материалов,как это упоминалось ранее, однако, в данном конкретном примере он использован для осуществления синтеза более тяжелых углеводородов 11 в соответствии с показанным на фиг. 1 вариантом. Блок синтеза 204 содержит реактор Фишера-Тропша 238, в котором имеется соответствующий катализатор. Выход 240 реактора Фишера-Тропша 238 подключен к теплообменнику 242 и далее ко входу 246 сепаратора 244. С выхода сепаратора 244 отделенные в нем более тяжелые углеводороды поступают по трубопроводу 250 в бак хранения или в резервуар 248. В линию 250 могут быть включены дополнительные компоненты, такие как обычный блок фракционирования, такой как показанный на фиг. 1. Отделенная в сепараторе 244 вода выводится из него по линии 252. В некоторых случаях желательно использовать воду из трубопровода 252 для получения водяного пара в секции расширения турбины 210. Остаточный газ с выхода сепаратора 244 подается на выпуск или в трубопровод 254. Система 200 включает в себя камеру сгорания 256. В камеру сгорания 256 воздух из компрессорной секции 208 поступает по трубопроводу 258, который связан с трубопроводом 260, включенным между выпуском 218 и реактором синтез-газа 224. От места соединения с трубопроводом 258 по трубопроводу 260 производят отбор излишка воздуха для автотермического конвертера 224. Кроме того, в камеру сгорания 256 по трубопроводу 254, подключенному к трубопроводу 258, подается остаточный газ из сепаратора 244. Промежуточный трубопровод 260 и соединение трубопровода 254 с трубопроводом 258 могут быть выполнены в виде системы вентилей (не показана), предназначенной для снижения давления на выходе компрессорной секции 208 до уровня, необходимого для нормального функционирования камеры сгорания 256 и согласованного необходимым образом с давлением в трубопроводе 254. Выход камеры сгорания 256 подключен к секции расширения турбины 210. В некоторых случаях камера сгорания 256 может быть выполнена в виде узла собственно газовой турбины 206. Альтернативно давление в трубопроводах 260 и 254 может быть повышено при помощи компрессора, так чтобы оно совпадало с требуемым давлением камеры сгорания 256 или превосходило его. С. Комбинация автотермического конвертера и турбины. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3,на которой показан пример построения системы 300 для производства синтез-газа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, включающей в себя блок 302 автотермический конвертер-турбина. Система 300 для производства синтез-газа может быть выполнена как часть системы 304 для конверсии легких углеводородов, которая дополнительно включает в себя блок синтеза 306. Блок 302 автотермический конвертертурбина включает в себя автотермический кон 001466 12 вертер (ATR) 308 и газовую турбину 310. Газовая турбина 310 включает в себя компрессорную секцию 312 и турбинную секцию расширения 314. Мощность, вырабатываемая турбинной секцией расширения 314, приводит в действие компрессорную секцию 312 при помощи элемента связи 316, которым может быть вал. В этом варианте преимущественно обеспечен точный баланс энергии, однако, если генерируется избыток мощности, то он может быть выведен из газовой турбины 310 при помощи дополнительного вала, выходящего из секции расширения 314, как это показано на фиг. 4. Компрессорная секция 312 имеет впуск или трубопровод 318, по которому компрессор 312 получает воздух. Компрессорная секция 312 также имеет выпуск или трубопровод 320 для выхода сжатого воздуха. Секция расширения турбины 314 имеет впуск или трубопровод 322 и выпуск или трубопровод 324. С выпуска 324 секции расширения 314 сжатый синтез-газ поступает в трубопровод 336. Автотермический конвертер (ATR) 308 не только производит синтез-газ, но служит также камерой сгорания для газовой турбины 310. Компрессорная секция 312 выдает на выпуске 320 сжатый воздух, который поступает на первый сепаратор 326, более подробное описание которого приведено ниже. После прохождения через сепаратор 326 сжатый воздух по трубопроводу 328 поступает на ATR 308. Кроме того,в трубопровод 328 из трубопровода 330 подаются газообразные легкие углеводороды, такие как природный газ, а также остаточный газ по трубопроводу 332, которые затем по трубопроводам 330 и 328 поступают в ATR 308. В результате работы газовой турбины происходит уравновешивание осевых нагрузок на валу между компрессорной секцией и секцией расширения. Наиболее эффективные результаты в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены за счет использования в газовой турбине 310 упорных подшипников, которые позволяют иметь существенный разбаланс между компрессорной секцией 312 и секцией расширения 314. Однако для того чтобы иметь возможность использования уже существующей турбины, блок 302 может обеспечивать баланс нагрузок в соответствии с техническими требованиями изготовителя турбины. Это может быть осуществлено при помощи первого сепаратора 326 или за счет отбора избытка воздуха,как это уже упоминалось. Под балансом следует понимать достижение равновесия массы, получаемой компрессорной секцией, с массой, получаемой турбинной секцией расширения, или с некоторым ее процентом. В соответствии с настоящим изобретением блок 302 получает дополнительную массу по трубопроводам 330 и 332 между компрессорной секцией 312 и секцией расширения 314, что без принятия специальных мер вызывает разбаланс. 13 Для решения этой задачи сепаратор 326 может удалять массу путем удаления азота или отбора части сжатого воздуха, как это показано на фиг. 3. В сепараторе 326 может быть использована такая технология разделения, как мембранная или угольная абсорбция, а также любая иная технология, которая подходит для удаления азота или других веществ, не требующихся для работы ATR 308. В вариантах выполнения системы с достаточно прочными упорными подшипниками компрессорной 312 и турбинной 314 секций не требуется применение сепаратора 326 или устройства отбора воздуха.ATR 308 получает воздух и/или обогащенный воздух по трубопроводу 328 совместно с газообразными легкими углеводородами и остаточными газами из соответствующих трубопроводов 330 и 332. Затем в ATR 308 происходит автотермическая конверсия газа, после чего синтез-газ выдается по трубопроводу 334. Объем газа, производимого и выдаваемого ATR 308,может быть существенно выше того, который обычно ожидают от обычной газотурбинной камеры сгорания. В ATR 308 не происходит полное сжигание газа или полное осуществление реакции; вместо этого, за счет более значительных объемов выдаваемого ATR 308 газа, в секции расширения 314 может быть произведен соответствующий объем энергии. В выпускном трубопроводе 334 ATR 308 температура газа должна лежать в приемлемом диапазоне для его ввода в секцию расширения 314. Может производиться дополнительный контроль поступающего в ATR 308 газа для установления таких соотношений для ATR 308,что кислород исчезает и главным образом превращается в СО или СО 2. Такой контроль поступающего в ATR 308 газа может быть осуществлен при помощи одного или нескольких клапанов управления, которые показаны на фиг. 3 в виде клапана управления 331 и могут быть использованы для управления отношением газообразных легких углеводородов к воздуху на входе ATR 308. Выход 324 секции расширения 314 подключен к трубопроводу 336, который флюидально связан с теплообменником или холодильником 338. Холодильник 338 при помощи трубопровода 340 связан со вторым сепаратором 342. Синтез-газ, который содержит некоторые продукты горения и разбавленный газообразный азот, поступает сначала на секцию расширения 314 и расширяется, после чего поступает на выход 324. Холодильник 338 дополнительно охлаждает газ, что должно приводить к конденсации, по меньшей мере, некоторой части воды из газа. В данном примере применен процесс Фишера-Тропша, поэтому желательно использование сепаратора 342. Сконденсированная из газа вода при его прохождении через секцию расширения 314 и холодильник 338 должна быть уда 001466 14 лена ранее подачи продукта на второй компрессор 348. Поэтому сепаратор 342 имеет дренаж 344 для удаления воды. Газообразный продукт из сепаратора 342 по трубопроводу 346 поступает на компрессор 348. Может потребоваться увеличение давления синтез-газа, выходящего из секции расширения 314 газовой турбины 310, до его поступления в реактор Фишера-Тропша 350, поэтому в систему может быть введен компрессор 348. Привод компрессора 348 может быть обеспечен самым различным образом. Если упорные подшипники газовой турбины 310 позволяют иметь достаточный разбаланс газовой турбины 310 для создания избыточной энергии, то может быть использована прямая связь 400 между секцией расширения 314 и компрессором 348, как это показано на фиг. 4. Если от газовой турбины 310 не могут быть получены достаточные количества избыточной энергии, то избыточная энергия может быть использована с добавкой. За счет сжатия в компрессоре 348 газ в трубопроводе 352 должен быть достаточно нагрет перед его вводом в реактор ФишераТропша 350, преимущественно в диапазоне температур от 350 до 500F (от 175 до 260 С). При некоторых обстоятельствах желательно добавить теплообменник между компрессором 348 и реактором Фишера-Тропша 350, чтобы дополнительно нагревать в нем газ. Компрессор 348 флюидально связан с реактором 350 при помощи трубопровода 352. В этом примере реактором 350 может быть реактор Фишера-Тропша, который содержит соответствующий катализатор. Как упоминалось ранее, могут быть использованы и другие реакторы для осуществления других процессов. Выход 354 реактора Фишера-Тропша 350 подключен к трубопроводу 356, соединенному с теплообменником 358. С выхода теплообменника 358 продукт по трубопроводу 360 поступает на третий сепаратор 362. Отделенные в сепараторе 362 более тяжелые углеводороды по трубопроводу 368 поступают в бак хранения или в резервуар 364. Остаточный газ отводится по трубопроводу 370. В сепараторе 362 также удаляется вода, которая в случае процесса ФишераТропша отводится по трубопроводу 372. Остаточный газ по трубопроводу 370 подается на сепаратор 374, в котором использован такой процесс разделения, как мембранная или угольная абсорбция, или центробежный процесс, а также может быть использована любая иная технология разделения. В случае примера с использованием процесса Фишера-Тропша азот может быть извлечен из метана. Выход сепаратора 374 подключен к трубопроводу 332, который, как это упоминалось ранее, соединен со входом ATR 308. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, остаточный газ полностью потребляетсяв ATR 308, причем энергетический 15 баланс системы равен нулю или даже требуется некоторый объем дополнительной энергии для второго компрессора 348. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 5,на которой показан другой пример осуществления настоящего изобретения. Система ФишераТропша 500 содержит систему выработки синтез-газа 501 и реактор Фишера-Тропша 550. В этом варианте сжатый воздух по трубопроводу 518 поступает на компрессор 512. Сжатый воздух с выхода компрессора 512 по трубопроводу 520 поступает на автотермический конвертер 508. Газообразные легкие углеводороды по трубопроводу 530 подаются в трубопровод 520 и поступают в ATR 508. По причине добавки массы в потоке между компрессором 512 и турбиной 514 упорные подшипники, объединенные со связью 516 между компрессором 512 и турбиной 514, должны быть достаточно прочными для нормальной работы при разбалансе, или же должен быть удален достаточный объем массы,чтобы позволить упорным подшипникам работать в соответствии с их техническими требованиями по усилию разбаланса. Для удаления массы, если это требуется, может быть использован сепаратор, удаляющий азот, или механизм для стравливания (отвода) части сжатого воздуха, установленный на трубопроводе 520, как это показано позицией 526. Синтез-газ с выходаATR 508 по трубопроводу 534 поступает на турбину 514. Газ с выхода турбины 514 по трубопроводу 536 подается на реактор ФишераТропша 550. В этом варианте турбина может уменьшать давление в трубопроводе 536 до меньшего не нулевого уровня по сравнению с давлением поступающего на турбину 514 синтез-газа. Например, давление на входе реактора 550 может составлять 50 psi. Несмотря на то,что для работы реактора 550 могут быть желательны более высокие давления, в нем могут быть использованы достаточно активные катализаторы, обеспечивающие хорошие характеристики реактора 550 при более низком давлении. Такая система позволяет избежать необходимости использования второго компрессора. Таким образом, несмотря на то, что реактор 550 может работать не при оптимальном КПД, уменьшение капвложений за счет исключения компрессора может сделать такую систему предпочтительной. Несмотря на то, что детально были описаны альтернативные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения и соответствует духу настоящего изобретения. 16 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система для конверсии легких углеводородов в более тяжелые, отличающаяся тем,что содержит установку для получения синтезгаза и установку для синтеза Фишер-Тропша,причем установка для получения синтез-газа включает первый компрессор, трубопровод для подачи легких углеводородов, автотермический конвертер для получения синтез-газа и сжигания в нем, по крайней мере, части газа, соединенный с первым компрессором и трубопроводом для подачи легких углеводородов, и турбинную секцию расширения, соединенную с автотермическим конвертером для получения энергии с помощью синтез-газа, поступающего из автотермического конвертера, при этом турбинная секция расширения соединена с первым компрессором для передачи ему энергии, а установка для синтеза Фишер-Тропша соединена с турбинной секцией расширения для приема из нее синтез-газа и получения более тяжелых углеводородов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит сепаратор, соединенный с первым компрессором и автотермическим конвертером для избирательного удаления масс из газового потока, проходящего через сепаратор. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что сепаратор представляет собой сепаратор азота,соединенный с первым компрессором и автотермическим конвертером для избирательного удаления азота из газового потока, проходящего через сепаратор. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что компрессор и турбина расширения образуют одну газовую турбину для одного газа. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что компрессор на входе получает обогащенный воздух, осуществляет его сжатие, а на выходе выдает воздух на автотермический конвертер. 6. Способ конверсии легких углеводородов в более тяжелые углеводороды, отличающийся тем, что включает выполнение операций для сжатия воздуха в первом компрессоре, подачи сжатого воздуха в первый сепаратор и в автотермический конвертер, подачи легких углеводородов в автотермический конвертер, подачи синтез-газа в турбинную секцию расширения для получения энергии, подачи синтез-газа после турбинной секции расширения в установку для синтеза Фишер-Тропша и конверсии синтезгаза в установке для синтеза Фишер-Тропша в более тяжелые углеводороды. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что осуществляют удаление азота из сжатого воздуха в первом сепараторе. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что,по крайней мере, часть полученной в установке для синтеза Фишер-Тропша хвостовой фракции газа подают в автотермический конвертер.